Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

14.20: Рішення вибраних проблем

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    28077

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    З внесками Ніколаса Джонса та Кейт Грем, Коледж Святого Бенедикта/Університет Святого Іоанна

    Вправа 14.2.1:

    Основа Льюїса повинна мати одинокі пари або незв'язні електронні пари, щоб вона могла пожертвувати їх кислоті Льюїса.

    Крім того, в деяких випадках електрони в π-зв'язку можуть бути пожертвані замість цього, тому іноді сполуки з π-зв'язками можуть бути базовими Льюїса.

    Вправа 14.2.2:

    а. не база Льюїса
    б. не база Льюїса
    c. база Льюїса
    д. база Льюїса
    е.

    Вправа 14.3.1:

    Атом кислоти Льюїса притягує електрони з основи Льюїса.

    Найпоширенішою особливістю кислоти Льюїса є атом, який не «електронно насичений» або не заповнив свій октет. Наприклад, алюміній, що має лише шість електронів, а не вісім, є кислотним Льюїсом.

    Інші атоми, як і перехідні метали, мають «октети» з вісімнадцяти електронів, тому наявність менше вісімнадцяти електронів у своїй валентній оболонці може зробити ці атоми Льюїса кислими.

    Вправа 14.3.2:

    а. кислота Льюїса
    б. кислота Льюїса
    c. не кислота Льюїса
    д. кислота Льюїса
    е. не кислота Льюїса

    Вправа 14.3.3:

    а)

    б) катіони

    в) можливо іонно-дипольні сили; альтернативно, атоми кисню можуть діяти як основи Льюїса, пожертвуючи одинокі пари катіону.

    г)

    д) аніони

    f)

    г)

    h) Коли іон хлориду зв'язується з молекулою датчика, він дає загальний комплекс негативний заряд, а додавання іона калію скасовує цей заряд.

    Вправа 14.4.1:

    clipboard_e8516e0e4dd8a09874d40c2fde08ca268.png
    clipboard_efabcae4406b09e9d7d23a635f20d39d1.png
    clipboard_e06a349dc245ebb5f62120d8b04418183.png
    Вправа 14.4.2: clipboard_e84bf8604b744473027dbc42256d69439.png
    Малюнок\(\PageIndex{1}\):

    Вправа 14.4.3:

    clipboard_e63552f7918cf84a112623ce81b757bc0.png
    Малюнок\(\PageIndex{1}\):

    Вправа 14.4.5:

    clipboard_ec5758a9d18382a08f51dba596cf65cb9.png
    Малюнок\(\PageIndex{1}\):

    Вправа 14.4.6:

    а)

    б)

    • Бензольні кільця займають більше місця, ніж атом фтору; вони можуть заважати, що ускладнює наближення молекули води.

    Також ароматичні кільця можуть утворити кон'юговану систему з порожньою орбітальною p; якщо ця орбітальна p частково заповнена, атом бору стає менш кислим.

    • Більша група, ніж фтор, може спричинити більше стеричних перешкод. Заміна двох фторів, найближчих до бору на кожній арені (ароматичному кільці) групою CH 3 або CF 3, уповільнила б утворення аддукта. Крім того, менш електронегативна група, ніж фтор, також зробить бор менш позитивним; CH 3 або OCH 3 є двома можливостями.
    • Ще більша група, що виводить електрони, ніж фтор, зробила б кислоту Льюїса більш реактивною. Приклади включають нітро (NO2) та карбонільні групи (такі як CH3C = 0); ці групи є резонансним відкликанням. Крім того, менша група такого водень знизить стеричний опір, але також призведе до зниження електрофільності при борі, завдяки меншій електронегативності водню порівняно з фтором.

    Вправа 14.4.7:

    а) (i)

    clipboard_eca4d3f0a69946c457c6e39b3184854b0.png

    (ii)

    clipboard_efe8e547b12cf06909cf323fbf4a81d55.png

    б) (i)

    clipboard_e2e380c15a78c0df34db619a43c454eee.png

    (ii)

    clipboard_e5692a786890ba8d489f55af62bdadae5.png
    Вправа 14.5.1: clipboard_e4f25ebc9d7181101c6e1f2740dbe9fbf.png
    Вправа 14.5.2: clipboard_e922918cbec12fabadc70c5a76e8f7945.png

    clipboard_e865ebfba1e9f4f44591d875cfc606bf8.png

    Вправа 14.5.3: clipboard_ef27bba2349161cfbb8e34d668284f9a6.png

    clipboard_e66db4b4bb1abb7f21339efa5cb59fc20.png

    Вправа 14.6.1: clipboard_ef8669837569379a311f816a655f0295b.png
    Вправа 14.6.2 clipboard_e581c653cb05a4c5a3fb517313c57821a.png
    Вправа 14.6.3: clipboard_ea380c40fe48934497f1c3995b77c8cb7.png
    Вправа 14.7.1: clipboard_e4f66db6fccdf4c3b8904688d4f9413bc.png
    Вправа 14.7.2: clipboard_edb6bd045429344391b919c91b5dac07a.png

    Вправа 14.7.3:

    а)

    б)

    в)

    г)

    д) ароматичні

    f)

    г)

    clipboard_e8fc72a0bf42272a4f7c6e597ab571a07.png

    h) Цей атом азоту може пожертвувати самотню пару електронів, не порушуючи ароматичний характер молекули.

    i)

    j)

    k) Кожен бічний ланцюг має базу Льюїса з самотньою парою електронів для пожертвування іона міді.

    л)

    clipboard_e2b6481ff9083e2550e312a6a20225375.png

    м) СН = 4

    н) чотиригранний

    o) Куб: 11 е -

    Куб (II): 9 е -

    \[4 \times 2e^{-} = 8 e^{-} \nonumber\]

    \[8e^{-} + 9 e^{-} = 17 e^{-} \nonumber\]

    р) Якщо імідазол стає зайнятий протоном, то імідазол більше не має самотньої пари, щоб пожертвувати іону міді.

    а) тригональний

    Вправа 14.8.1:

    clipboard_e78d0730ec687c86c601d42b2a910d748.png

    Вправа 14.8.2:

    clipboard_e1d48dcd9b7181bb8f32008ba16118ca8.png

    Вправа 14.8.3:

    clipboard_ee93fa7ab9e3030fba4b9064f630c3fc2.png

    Вправа 14.8.4:

    1. O-H зв'язок є полярним ковалентним. Кисень набагато більш електронегативний, ніж водню, тому зв'язок легко іонізується, щоб дати Н +.
    2. У такому випадку, як NaOH, різниця електронегативності між натрієм і киснем набагато більше, ніж електронегативність між киснем і воднем. Зв'язок Na-O іонна. Видалення протона з гідроксид-іона складніше, ніж видалення з протона з гідроксиду. Це зробило б оксид аніон, O 2-; що накопичення негативного заряду складніше, ніж утворення - ОН.

    Вправа 14.8.5:

    clipboard_efc9b9e722a2e4e252fd50de6726efa66.png

    clipboard_ebdd040f1741cd8718ee79faf00f42b49.png

    Вправа 14.8.6:

    а) i)

    clipboard_e5d1d270f0c97ab6e652c3819d02cefae.png

    ii)

    clipboard_ed9f1bd2b5d9a6f9f2e4c043939ac4db6.png

    б) i)

    clipboard_edc36d2a075f492482e6a81b40b6e5ef1.png

    ii)

    clipboard_e65473f34a37ef32bdbd0718b83f13c44.png

    Вправа 14.9.1

    а) НО 3 (пК а = -1,3); НО 2 (пК а = 3,3)

    HNO 3 є сильнішою кислотою Бронстеда порівняно з HNO 2

    б) Н 2 Се (пК а = 3,9); Н 2 О (пК а = 14)

    H 2 Se є сильнішою кислотою Бронстеда в порівнянні з H 2 O

    в) НСл (пК а = -8); Н 2 СО 4 (пК а = -3)

    HCl є сильнішою кислотою в порівнянні з H 2 SO 4

    г) Ба (ОН) (2 кПка> 50); ШеО (3 кПа = 6.6)

    HSeO 3 - це сильніша Бронстед кислота в порівнянні з Ba (OH) 2

    Вправа 14.9.2:

    а) Н 4 + (пК а = 9,2); Н 3 (пК а = 4,7)

    NH 3 є більш сильною базою Бронстеда порівняно з N 3 -

    б) ГЦН (пК а = 9,4); HSCN (пК а = 4)

    - CN є сильнішою базою Бронстеда порівняно з - SCN

    в) Н 3 (пК а = 35); Н 2 О (пК а = 14)

    - NH 2 є більш сильною базою Brønsted порівняно з HO -

    Вправа 14.10.1

    1. ХЛО 4
    2. Н 3 ПОЗ 4

    Вправа 14.11.1:

    а) Н 2 С або Ш 4 б) Аг 3 або А Ш 3

    в) РН 3 або AlH 3 d) H 2 Se або HBr

    Вправа 14.11.2:

    а) + NH 4 або NH 3 b) - РН 2 або РН 3

    в) Н 2 О або + Н 4 г) + Н 3 О або СН 4

    Вправа 14.11.3:

    а) Н 2 С або Н 2 Те б) ГеН 4 або СНН 4

    в) HCl або HBr d) NH 3 або АШ 3

    Вправа 14.11.4:

    clipboard_ef2d0fd83e35ec43a106d9e7142db37be.png

    Вправа 14.11.5:

    а Поляризуваність не була б корисною, оскільки атом, який буде аніонним у сполученій основі, однаковий (кисень).

    b Se більший і, отже, більш поляризуючий, що призводить до того, що H 2 Se є більш кислим порівняно з H 2 S.

    c. Ge більший і, отже, більш поляризуючий, що призводить до того, що GeH 4 є більш кислим порівняно з SiH 4 .

    d Поляризуваність не була б корисною, оскільки атоми знаходяться поруч один з одним у тому ж рядку і тому, ймовірно, матимуть однакову поляризуваність.

    Вправа 14.11.3:

    clipboard_ed2d01351475caed11700e1dbfb4de9d2.png

    Вправа 14.12.1:

    clipboard_ee2c28237d647daffbc3c512d92ae7cda.png

    Вправа 14.12.2:

    а Вініловий спирт був би більш кислим, оскільки його аніон стабілізується резонансом, тоді як аніонний заряд на етоксиді локалізується на атомі кисню.

    б Нітрометан був би більш кислим, оскільки його аніон стабілізується резонансом, тоді як аніонний заряд аніону триметиламіну буде локалізований на атомі вуглецю.

    c Ацетонітрил був би більш кислим, оскільки його аніон стабілізується резонансом, тоді як аніонний заряд триметиламіну буде локалізований на атомі вуглецю.

    Вправа 14.12.3:

    clipboard_edd4154218aa8ce91f1ff67fd57f8d2fa.png

    Вправа 14.12.4:

    clipboard_eaee758eaa785dc128c123da1603e4c44.png
    clipboard_e6ec2586e4d80e3c26625441669198ca4.png
    Вправа 14.13.1: clipboard_e637783e5748d63695cc36e861194c5b9.png
    Вправа 14.14.1: clipboard_e8fe01ec5a6ef2b812d87e6cabb334fd2.png

    Вправа 14.14.2:

    clipboard_ed9d9b6fcef42974cd2230b85ca8e489e.png
    clipboard_efc412635d904813181abd3539b300963.png
    clipboard_e3ef9f34e7a4fa7b9843d25ec720ee6f4.png

    Вправа 14.15.1:

    clipboard_e9b667b99c428d8b9790a560b2cdf86fb.png
    Вправа 14.15.2: clipboard_e2184c757c75642a00d8b7395e1e34c67.png
    Вправа 14.15.3: clipboard_e41262179e07fd3d9f39217c354f4822c.png

    Вправа 14.15.4:

    Тиоловий протон на цистину є більш кислим завдяки поляризуваності аніону сірки, стабілізуючого аніонний заряд кон'югатної основи. Аніон кисню менш поляризуючий і, отже, менш стабільний, роблячи спиртовий протон менш кислим.

    Вправа 14.15.5:

    clipboard_e50326bae5bd82557d97227fec1423385.png

    clipboard_ea739d1168a1e079d629609c7c00aa3ee.png

    Вправа 14.15.6:

    clipboard_e0cc3d1aa027c375fcf113548cd30f457.png

    Вправа 14.15.7

    clipboard_ebdf06f76860ee2da7d836e1529e267a5.png

    Вправа 14.16.1:

    Бромід амонію є більш розчинним, оскільки у воді він може брати участь як у іон-дипольному, так і у водневому зв'язку, тоді як бромід натрію виграє лише від іон-дипольних взаємодій.

    Вправа 14.16.2:

    Ціанід водню матиме нижчий pKA у воді, оскільки отриманий аніон ціаніду буде стабілізований як іон-дипольними, так і водневими взаємодіями. Ціанід водню мав би вищий pK a в пентанах, оскільки отриманий аніон ціаніду відчував би лише іонно-індуковані дипольні взаємодії, які є відносно слабкими.

    Вправа 14.17.1:

    а.\(K_{a} = \frac{[NC^{-}][H_{3}O^{+}]}{[HCN]}\)

    б.\(K_{a} = \frac{[HS^{-}][H_{3}O^{+}]}{[H_{2}S]}\)

    c.\(K_{a} = \frac{[H_{2}N^{-}][(CH_{3})_{2}SOH^{+}]}{[HCN]}\)

    Вправа 14.17.2:

    а. пКа = -6

    б. пКа = 9

    с. пКа = 24

    д. пКа = 16

    Вправа 14.17.3:

    а. ка = 10 3,5

    б. ка = 10 -4,3 ст.

    ка = 10 -25

    д. ка = 10 -9

    Вправа 14.17.4:

    При рівноважному формуванні Льюїса кислотно-лужний комплекс слабо сприятливий.

    Вправа 14.17.5:

    При рівноважному формуванні кислотно-лужного комплексу Льюїса диметилефіру і BF 3 є більш сприятливим, ніж відповідний комплекс діетилового ефіру BF 3. Ймовірно, це пов'язано зі зменшенням стеричної основної маси метичних груп порівняно з етиловими групами.

    Вправа 14.17.6:

    а.\(K_{eq}= \frac{[(NH_{3})_{2}PtCl_{2}]}{[(NH_{3})PtCl_{2}][NH_{3}]}\)

    б.\(K_{eq} = \frac{[Mo(CO)_{6}]}{[Mo(CO)_{5}][CO]}\)

    c.\(K_{eq}= \frac{[FeCl_{4}^{-}]}{[FeCl_{3}][Cl^{-}]\)

    Вправа 14.18.1:

    clipboard_e4a46a3dc7b55883021226661a2f7ca9b.png

    clipboard_eba506b6bf4403807cd43f81376b9b754.png

    Вправа 14.19.1:

    1. всі бази мають одинокі пари.
    2. F, N і O мають самотні пари. Ними можуть бути підстави.

    Їх порядок основності був би N > O > F.

    Ці три елементи походять з одного ряду таблиці Менделєєва і тому вони мають схожі розміри. Однак N є найменш електронегативним, а F - самим електронегативним. N найбільш здатний дарувати електрони і більшість здатний підтримувати позитивний заряд, в порівнянні з двома іншими.

    в)

    clipboard_e784b035bac2dce496c31e7e3c206ee7e.png

    Якщо можливо, в кожній молекулі обводиться азот. У ковпачку є тільки основні атоми кисню. Якщо існує вибір між двома азотами (у тросі) або двома киснями (у ковпачку), некон'югована одинока пара буде найбільш основною. Сполучених одиноких пар утримуються на місці завдяки їх стабільній взаємодії з сусідами.

    Найголовнішим з усіх є амін (некон'югований) азот в тросі.

    г)

    clipboard_e482fb6eaf3a76cd80bec7b27669e86c0.png

    д) Ковпачок і трос будуть пов'язані водневим зв'язком. Однак водневий зв'язок стає набагато міцніше, якщо є іонний компонент. Це не повний іонний зв'язок, оскільки ковпачок не містить аніону, але його міцність знаходиться між силою нормального водневого зв'язку та іонним зв'язком.

    е) Сферична скупченість затримує барвник між ковпачком зверху і поверхнею кремнезему нижче. Барвник занадто великий, щоб стиснути повз ковпачок.

    г) Барвник був випущений, і тепер знаходиться у воді.

    з) Існує рівновага між протонованим тросом і протонованим триетиламіном.

    clipboard_e8f4357005e7580990d6f69b5d429f1c8.png

    i) Після того, як трос був депротонований, взаємодія троса і ковпачка є лише нормальним водневим зв'язком. Він все ще сильний, але не такий сильний, як іонно-підвищений водневий зв'язок, який ми мали раніше.

    j) N, N-діізопропілетиламін або основа Хуніга:

    clipboard_ebb2beb1dd76297d3aa6dc69e6c63e4f2.png

    k) Самотня пара в базі Хуніга набагато переповнена, ніж та, що знаходиться в триетиламіні, тому вона не може видалити протон так швидко.

    Вправа 14.19.2:

    а)

    clipboard_e5153ba0d9cb718fc77bbb71770f12af0.png

    б)

    clipboard_ed80af5aa130dcc7a0597a72b5ebd2847.png

    в)

    clipboard_e81b18079faf1ba24e9de17da7eb1a613.png

    г) Відштовхування між позитивно зарядженими четвертинними амонійними групами (Poly-CH 2 -N (H) (CH 3) 2 +) призведе до розмотування наночастинки.

    д)

    clipboard_e65ce17a5e4a8765c28179557b78e2f0c.png

    f)

    clipboard_e09828d4685d8cbb4b6de26f7073c9ded.png

    г)

    clipboard_ea0ed80456bdd8c56adf1bce6c7dcdb0c.png

    з) Той, що праворуч утворює три водневі зв'язки з ДНК і зв'язується більш щільно, ніж та, що зліва, що утворює лише дві водневі зв'язки з ДНК.

    i) Полімер позитивно заряджається після кислотної обробки. Він пов'язує негативно заряджену ДНК за допомогою іонно-іонних взаємодій.

    j) Якщо їх достатньо, хлоридні аніони могли б «вимити» аніонну ДНК. Ці окремі аніони замінили б аніон ДНК, раніше пов'язаний з наночастинкою.

    k) Триетиламін міг видалити протон з полімерного ланцюга. Якби полімерний ланцюг більше не заряджався, вона більше не зв'язувала б аніонну ДНК.

    л) Крім того, оскільки наночастинки більше не будуть заряджатися, більше не буде сил відштовхування, що змушує полімер розмотувати.

    м)

    clipboard_ec3676d20aefdfb93a231147613760390.png

    n) Цей аніонний (загальний) пептид зв'язується з катіонними наночастинками, замінюючи ДНК.

    o)

    clipboard_eba687457e7ae5047819d7d8fcbe7e80e.png

    Цей катіонний (загальний) пептид не зв'язувався б з катіонними наночастинками, тому він не витіснив ДНК.

    Вправа 14.19.4:

    а)

    clipboard_e564202686025c661e1816032a110c6e3.png

    б)

    clipboard_e56ed842eb3339ccf6da6981890859530.png

    в) вуглеводи

    г) Целюлоза є основним компонентом бавовни (текстилю та грошей) та паперу.

    д)

    clipboard_e5091d28882193a2e5ee4176d42e2a2ed.png

    f) Великодній

    г)

    clipboard_efa002a3bcf8fbe3688e0aacf68c7661f.png

    з) Температура тіла ближче до 40% град; С, щоб стегно було б м'яким і гумовим. Це зробило б ходьбу трохи непередбачуваною.

    i)

    clipboard_e0eb717f94d4c50f72812e2fe32aeb4cf.png

    j) HCl є кислим, оскільки зв'язок H-Cl поляризується електронами ближче до Cl.

    k) NaOH є основним, оскільки зв'язок Na-O більш поляризований, причому електрони ближче до O.

    л) CNC-CO 2 H є найбільш кислим через резонансного стабілізованого аніону в сполученій основі.

    clipboard_e72494a6451b7aa86230945659f9c8e89.png

    м) CNC-NH 2 є найбільш основним, оскільки, хоча всі три сполуки мають самотні пари, одинока пара на азоті знаходиться на менш електронегативному атомі, ніж самотні пари на кисні, тому вона легше подається протону.

    clipboard_e9fd270cfeea57d7438592afd8f33d0fc.png

    n) Це може здатися контрінтуїтивним. Міжмолекулярні сили при рН 11 є іонними, які повинні бути сильнішими водневого зв'язку. Однак взаємодія між двома аніонними ланцюгами є відразливими, що зменшить тяжіння між сусідніми ланцюгами з ЧПУ.

    clipboard_e03d686080b2decd5060ac8fc0d9a18de.png

    o) Міжмолекулярні сили при рН 3 є іонними, які повинні бути сильнішими водневого зв'язку. Однак взаємодія між двома катіонними ланцюгами є відразливими, що зменшить тяжіння між сусідніми ланцюгами з ЧПУ.

    clipboard_ec9bcc9361495da0c62f03fb789284fb6.png

    р) Протон буде перенесений з кислотного ділянки на основну ділянку. Протилежно заряджені ланцюги з ЧПУ сильно притягували б один одного.

    clipboard_eb75137b0b917786cbbe5fa1ec40dc146.png